恐惧面孔加工的脑机制——基于大脑结构和功能连接的研究

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面孔加工承载着各种情绪性和社会性信息,一直以来受到研究者们的广泛关注和深入研究。恐惧的情绪面孔在社会性信息中表征着潜在的威胁性信息,因为个体对周围环境表现出恐惧时才会出现恐惧的情绪面孔。从进化的角度来看,对威胁性信息快速有效地识别和反应是个体生存的重要技能。不同的个体表现出对恐惧面孔的敏感性的差异,这主要表现在个体对恐惧面孔的反应速度上。尽管面孔加工一直是研究者们关注的重点领域,然而这种恐惧面孔敏感性的个体差异的大脑机制是什么仍然没有得到很好的解答。大脑的什么特质导致了个体在恐惧面孔加工方面的差异以及哪些脑区之间的相互作用可能与此有关?近年来迅速发展起来的神经影像学技术给我们提供了新的途径让我们能够对此进行更加深入的探究。传统的心理学家们曾使用多种研究范式对恐惧面孔的加工进行了探索,其中视觉搜索范式是比较常见的一种实验范式。视觉搜索研究范式要求被试在多个刺激物中寻找特定的目标刺激,并设置不同的刺激物数量,以得到随着刺激物数目增多被试反应时的斜率函数,通过对斜率的比较来推断个体对不同目标刺激加工的不同特点。前人研究通常发现个体对表征威胁性信息的面孔的加工要快于对其他种类面孔的加工。  本研究目标在于探索恐惧面孔加工的大脑神经机制,研究一结合视觉搜索范式和磁共振成像技术,使用行为实验、结构性核磁共振成像研究恐惧面孔加工的个体差异怎样受到个体脑结构的影响、以及脑区间的静息态功能连接与恐惧面孔加工的个体差异之间的关系,研究二使用经典的恐惧面孔加工匹配范式和基于血氧水平的功能性核磁共振成像,来探索当个体在完成恐惧面孔加工任务时大脑中脑区之间的相互作用怎样影响个体对恐惧面孔的加工。具体说来,在研究一中,我们主要是为了探究恐惧面孔敏感性的个体差异的大脑结构基础,以及其静息态功能连接之间的关系。研究使用了视觉搜索范式,要求被试完成一个恐惧面孔视觉搜索的行为任务并且进行结构性和静息态的核磁共振成像扫描。行为实验的目标刺激包括恐惧面孔和中性的性别面孔,刺激的数目包括三种设置,即2张、4张和8张面孔刺激。被试需要在面孔刺激中判断是否存在目标面孔,并尽快做出反应。其中,当目标刺激分别是恐惧面孔和中性面孔时分心物刺激均为中性面孔,用以比较不同的个体在相同的面孔刺激图片当中搜索恐惧情绪面孔和中性面孔的速度差异。行为实验的研究结果发现,在所有不同的面孔刺激数目条件下,被试搜索恐惧面孔的速度均显著快于对中性面孔搜索的速度,并且,被试搜索恐惧面孔的反应时的拟合直线的斜率要显著小于中性面孔搜索的反应时的拟合直线的斜率。这与前人关于恐惧面孔加工的研究结论相一致。之后将搜索恐惧面孔和中性面孔的反应时拟合直线的斜率差计算出来作为每个个体对恐惧面孔的敏感性的指标,与被试的脑结构数据相结合进行分析以找出与恐惧面孔加工敏感性相关的脑区。结果发现,左侧梭状回的一个团块与被试的恐惧面孔敏感性显著相关。接下来以这个团块所在的位置作为感兴趣区,计算静息状态下这个区域与大脑其他区域的功能连接,并与恐惧面孔敏感性计算相关关系。结果表明,左侧腹内侧前额叶与右侧顶下小叶与左侧梭状回的功能连接与恐惧面孔敏感性显著相关。这表明,负责面孔加工的左侧梭状回可能在恐惧面孔加工敏感性的个体差异中起到关键的作用,并且它与腹内侧前额叶和顶下小叶之间的相互作用对恐惧面孔加工的效率有重要影响。在研究二中,使用经典的面孔识别任务,要求被试在核磁共振仪中完成实验,判断在屏幕下方呈现的两张面孔哪一张与呈现在上方的恐惧面孔是同样的,同时对被试的大脑各个区域的活动水平进行记录,以探究个体在对恐惧面孔进行加工时不同脑区的功能。结果发现,被试在进行恐惧面孔加工时大脑左侧和右侧梭状回以及边缘系统的一些脑区包括杏仁核都表现出强烈的激活。心理生理交互分析结果发现,左右侧梭状回区域与大脑其他区域的功能连接既有相似的成分,又有各自的不同的特点,并且右侧梭状回与更多的脑区表现出功能上的耦合。这表明,左侧和右侧梭状回区域都参与到恐惧面孔的加工,并且都会与其他脑区表现出协同作用,但两者在恐惧面孔加工中可能有一些不同功能。综合研究一和研究二的数据分析结果我们认为,恐惧面孔的加工需要调动视觉面孔加工区域和其他相关大脑功能网络的作用,并且两侧面孔梭状回中左侧梭状回可能倾向于加工恐惧面孔的局部特征,而右侧梭状回更倾向于对恐惧面孔的整体进行加工。
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